《船舶电气与自动化（船舶电气）（大管轮）》-船舶电气（大管轮）第三章

船舶电气（大管轮）第一章船舶电工基础第二章船舶电力拖动控制第三章船舶甲板设备的电气控制第四章电气和电子控制设备的故障诊断第五章船舶配电系统第六章船舶高压装置第三章船舶甲板设备的电气控制第1节锚机和自动张紧绞缆机第2节电液克令吊的动力组成和控制第3节舵机系统及其自动操舵的控制第4节船舶抗倾斜系统的自动控制原理第三章船舶甲板设备的电气控制第1节锚机和自动张紧绞缆机一、 锚机和绞缆机的运行特点二、 锚机和绞缆机对电力拖动控制的基本要求三、 交流三速电动锚机控制电路四、 电动液压绞缆机五、锚机和甲板设备的日常维护和故障分析2025/11/2752025/11/276比较指标适用范围对船舶电站容量的要求起动特性调速特性运行特性技术发展趋向维护管理电气传动油船、化学品船不宜采用起动时对电站及电网有冲击加速时间在2～4s内大多采用阶梯式难于保证平稳和抗冲击PLC控制维修方便液压传动适用于各类型船舶基本不冲击电站加速时间小于2s无级调速速比范围大运动平稳，能抗冲击电液复合机电一体维修工作量较大一、 锚机和绞缆机的运行特点1．电动甲板机械可靠性、防潮加热、修复快、特性偏硬、冲击大2．液压甲板机械调速好、特性软、直驱、吸收冲击、防过载，制动好、工艺要求高。功率和冲击大、短时、周期性、易堵转、会超载、要三防、抗干扰、调速要求不高、但是要求特性软。9起锚过程示意图及作用力分析恒力矩堵力矩位能减小出水入孔（堵）应急起锚工况：一般定义：在电动机热继电器动作后，由于情况紧急通过应急起锚按钮短接热继电器进行的起锚。锚机拉不动：使用主机动力拉动锚机

2.抛锚时必须有稳定的制动抛锚速度。1.电动机和制动器采用30min短时工作制，应能满足单锚破土后起双锚的要求。3.电动机能在最大负荷力矩下起动。要求锚机、绞缆机工作定额应不小于30min，且应满足30min内起动25次的要求。二.锚机对电力拖动控制的要求

6.为适应甲板上的工作条件和短期工作状态，应选用防水式和短期（一般为30min）工作制电机。4.电动机能在堵转情况下工作1min左右。5.电动机应有一定的调速范围，要求破土后的起锚速度：单锚不小于12m/min；双锚不小于8m/min；拉锚入孔时的速度为3～4m/min。三.交流三速电动锚机控制线路两套绕组：1、高速绕组(4极，p=2)；2、变极绕组:16极低速△接法、8极中速YY接法；低速△

中速YY时为恒功率调速中低速直接起动；中速到高速：延时切换；高速过载退回到中速；负载减小，要重新回到高速，则主令手柄必须从三档

二档

三档应急按钮起锚

抛锚321

0123EMPB电源开关SA三相异步电动机的同步转速极对数每个电流周期磁场转过的空间角度同步转速异步电动机变极原理A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSSA1X1A2X2ii••P=1

采用变极调速方法的电动机称作双速电机，由于调速时其转速呈跳跃性变化，因而只用在对调速性能要求不高的场合。A1··A2X1X2SN两套绕组：1、高速绕组；单独4极

2、变极绕组——16极低速△接法、8极中速YY接法。交流三速电动锚机(a)Y(b)△(c)YY

A

B

C

A

B

C

A

B

C

i1

i1

2i1

2i14i13i1i1锚机控制线路●●0●111起抛低速制动器22222222’33333’3’33’3’44中速高速556655677777778899●●电动锚机、绞缆机电控箱（PLC控制）主要保护环节（1）零位(失压)保护（2）高速档过载保护（3）中、低速级过载保护及其应急起锚（4）起锚与抛锚电气互锁保护（5）中、低速绕组换接互锁2025/11/2723问题？图示电路，三速锚机的制动器何时制动？四、 电动液压绞缆机2025/11/2724自动系缆机。这种系缆机在船舶吃水变化或受潮水涨落影响使缆索所受张力变化时，可自动地收放缆索，所受张力保持在一定限度内，从而可防止缆索拉断，保障系泊安全。手动自动手动紧手动松自动张紧油泵主油泵五、 锚机和甲板设备的日常维护和故障分析2025/11/27251．日常维护

通电前：热继、过流、熔断器、延时、绝缘；

通电：动作、连锁、制动测试、测电流2．故障分析 1）电机不转 2）电机一个方向转 3）起动电流大 4）运行电流大 5）热继动作 6）制动器故障第三章船舶甲板设备的电气控制第2节电液克令吊的动力组成和控制一、 船舶起货机的类型及特点二、 液压回路和控制原理三、 克令吊控制系统四、 克令吊的操纵和设备保护一、 船舶起货机的类型及特点无级调速，运转平稳，加速时间短；具有良好的制动能力，液压制动，不需要电磁制动器；其调速和换向：液力机械实现，而采用鼠笼电动机。主令控制起动和调速：时间原则电气与机械制动联合，防溜钩控制保护环节。除了短路、失压、绕组过热、过载、主令零位保护、通风连锁等常规保护环节外，还有对起货机特殊要求的逆转矩控制，防止重载高速（恒功率调速电路），提升和重载超速落货等保护环节。二、 液压回路和控制原理1.油泵及油马达：能量转换2．液压系统工作原理斜盘调速、制动上升防溜钩、再生制动3．电气主回路工作原理Y-Δ起动升：1

Pa

Pb2

Pc

Pd11

Pa

制动4通5节流

Pd1：bc压降落：1

Pd

Pc2

Pb

Pa1：

但Pa>Pd1

Pd

5不节流

制动4通

Pa1：cb没压降三、 克令吊控制系统（1）主回路：包括液压泵电机、风机、加热器等，如上描述，主油泵电动机常采用Y-Δ的起动方式。（2）电机控制回路：包括主马达起动回路、马达运行和停止回路。（3）转速控制：包括主令控制、PLC控制、限位保护、调速PWM控制去控制液压阀的流量等。四、 克令吊的操纵和设备保护1.供电用滑环电刷装置2.控制室内电气设备：操纵台，操纵手柄3.电机房内电气设备：电机起动箱，主马达，限位开关箱、其他安全限位4.克令吊的主要保护措施电机保护、回路安全保护、液压保护、限位保护3132限位开关箱内部结构克令吊限位示意图第三章船舶甲板设备的电气控制第3节舵机系统及其自动操舵的控制一、 操舵系统和应急操舵系统的组成与功能二、 舵机液压控制回路三、 自动操舵系统的组成和功能四、 液压系统的故障处理舵机是保证船舶机动性和生命力的主要设备1）工作可靠：双套，双路2）生命力强：两处3）操作灵便：自动、随动和单动4）舵叶偏转限位保护和失压报警装置

±35°，±8°～±10°，28秒，＜1°舵机装置主要有四大组成部分：操舵装置、舵机、传动机构、舵叶一、操舵系统和应急操舵系统的组成与功能2025/11/27361.非随动或称单舵系统（单动舵）、应急操舵：是在自动操舵及随动操舵都不能使用的应急情况下提供的一种操舵方式。由操作手柄控制的触点直接控制动作机构实现直接控制。2.随动控制系统：又称随动舵，根据舵角给定信号，不断调节系统本身，使得实际舵角跟随操作手轮的设定角度而变化。3.自动操舵控制系统，又称自动航向稳定系统。4.航线自动控制系统，又称航向自适应控制系统。2025/11/2737工作过程：电动机通过连轴节带动蜗杆蜗轮转动，并通过主动齿轮带动扇形齿轮，再经过缓冲弹簧转动舵柄（在扇形齿轮下面，通过弹簧推动），从而使舵柱和舵叶偏转。电动-机械舵机装置电动—液压舵机装置：泵控、阀控、转叶工作过程：当一油缸注入高压油而另一油缸排出低压油时，推动撞杆（活塞）移动，从而带动舵柄，舵柱和舵叶偏转液压舵机传动机构舵柱舵柄撞杆油缸2025/11/27412025/11/27422025/11/27432025/11/27442025/11/27452025/11/2746二、 舵机液压控制回路（一）阀控型液压舵机工作原理（二）泵控型液压舵机工作原理（三）转叶型液压舵机的控制2025/11/2747（一）阀控型液压舵机工作原理单向定量泵，转舵由三位四通电液换向阀控制，控制简单阀控型舵机的液压系统1-单向定量泵；2-单向补油阀；3-旁通阀；4-三位四通电液换向阀；5-单向阀；6-安全阀组；7-放气阀；8-舵角反馈发信器；9-舵角指示发信器1-单向定量泵；2-单向补油阀；3-旁通阀；4-三位四通电液换向阀；5-单向阀；6-安全阀组；7-放气阀；8-舵角反馈发信器；9-舵角指示发信器阀控型舵机工作原理（二）泵控型液压舵机工作原理单泵四缸双泵四缸单泵双缸操作方便、安全可靠、性能优越，结构复杂。采用变量泵。501-补油单向阀；2-主油路锁闭阀；3-主油路安全阀；4-舵角发信器；力矩马达差动变压器（三）转叶型液压舵机的控制511-泵组；2-油柜；3-滤器单元；4-单向阀组；5-溢流阀；6-隔离电磁阀；7-防浪安全溢流阀；8-转叶舵机可采用泵控和阀控；新型由变频装置驱动主油泵电机，油泵是可以正反转的定量泵。控制电动机的起停、转向和转速，可控制转叶马达的转动、方向和转速。三、 自动操舵系统的组成和功能（一）舵机液压泵电动机控制电路（二）自动舵控制系统（三）自动舵控制系统的功能与要求52（一）舵机液压泵电动机控制电路舵机起动箱继电器控制箱自动舵控制箱54SCUON（二）自动舵控制系统1.随动操舵控制系统552．自动舵及其基本类型双闭环系统。内环是舵角反馈，实现舵角的自动追随；外环是航向反馈，实现对船舶偏航的自动调整。56

K1过大，使船回转过头，稳定性变坏，还会降低航速。

以船舶偏航角φ的大小按比例给偏舵角β，即K1为比例系数，负号表示偏舵的方向是消除偏舵角。

K1过小，不能产生足够的转船力矩，回转性能不好。1）比例舵

加入微分环节后使得系统具有“超前”的校正控制作用。提高系统的灵敏度。

以船舶偏航角φ和偏航角速度dφ/dt按比例给出偏舵角β，即K2是微分系数。

通常所说的纠偏舵、稳舵角或反舵角等均指微分舵作用。2）比例——微分舵-K1φK1、K2选择不当，将影响航向质量。（1）当载荷大船速慢，相对于K1，把K2调小，则比例效果大，结果船舶摇摆逐渐衰减至正航向。（2）反过来，相对于K1，把K2调大，则微分效果大，航迹过阻尼，长时间不能回到正航向。t相对于K1，把K2调小，则比例效果大相对于K1，把K2调大，则微分效果大

积分环节的作用在于消除不灵敏区△φ累计造成的偏航。以船舶偏航角φ、偏航角速度dφ/dt和偏航角的积分∫φdt按比例给出偏舵角β，即K3是积分系数。3）比例——微分——积分舵偏航角偏航角调节信号死区航向控制器舵角控制器舵机船舶舵角反馈航向反馈--φ*φΔφβ*β自动操舵系统的工作原理（a）（b）（c）（d）偏航时的积分作用实际：常用“压舵”代替PID中的积分环节（三）自动舵控制系统的功能与要求基本要求：动静态；灵敏度、比例、反舵角、压舵、航向等调节自动舵系统的组成：框图，罗经自整角机、旋转变压器、伺服电机自适应舵控制系统四、 液压系统的故障处理（一）舵机液压系统的故障处理（二）舵机控制系统的维护保养（三）自动舵的故障检修66（一）舵机液压系统的故障处理跑、冒、漏、滴、堵压力不够、油位下降、流量降低、油泵过载舵慢、冲舵、跑舵、失控（二）舵机控制系统的维护保养对舵巡视维护测试（三）自动舵的故障检修不工作、不灵敏、不稳定、和不准确电源开路、熔断器烧断、短线（断路）短路、各种电子元件故障零位校对报警提示模式测试比对两套